Následující řádky tohoto článku jsou věnovány všem adeptům zvukařského řemesla, kteří si potřebují, nebo případně chtějí vnést trochu světla do pojmů a veličin hojně užívaných v souvislosti s měřením a zobrazováním úrovní audio signálů ve zvukových zařízeních.
Každý, kdo někdy listoval manuálem k jakémukoliv zvukovému zařízení, které je určeno ke zpracování audiosignálu, v něm pravděpodobně narazil na formulaci typu: „správné nastavení úrovně je důležité z hlediska zachování příznivého poměru odstupu užitečného signálu od šumu a zároveň pro zachování dostatečné rezervy pro vybuzení zařízení". Ke sledování těchto úrovní jsou zvuková zařízení vybavena indikátory úrovně v mnoha variantách provedení. Každý indikátor (ať už vypadá jakkoliv) je cejchován v decibelech, aby bylo možné sledovanou okamžitou úroveň audiosignálu nějakým způsobem vyjádřit .V nejúspornějších případech bývá indikace omezena na dvě LED diody, kdy jedna (obvykle zelená) indikuje přítomnost tzv. užitečného signálu a druhá (obvykle červená) pak signalizuje přebuzení signálové trasy úrovní, kterou už dané zařízení není schopno zpracovat bez zkreslení. Ať tak či tak, jak už bylo řečeno, zobrazované úrovně jsou vyjádřeny v decibelech.
Decibely
Decibel jako takový není jednotkou, ale vyjádřením poměru mezi dvěmi napětími podle vztahu dB = 20log U1/U2. Používání decibelů bylo zvoleno z ryze praktického hlediska. Zvuk je ve své elektrické formě napětím a pokud bychom pro měření úrovní signálu používali jednotky napětí, tedy volty, pohybovali bychom se v rozsazích řádově od setin milivoltu až do hodnot nad deset voltů. Zobrazování úrovně audiosignálu takovým způsobem by bylo asi dost nepřehledné, proto decibely. Protože je decibel poměrem mezi dvěma napětími, je třeba pro vyjádření takového poměru stanovit tzv. referenční napěťovou úroveň. V oblasti profesionální zvukové techniky, je jako referenční zvoleno napětí 0,775 V, které se značí jako úroveň 0 dB. Poměr mezi tímto referenčním napětím a jakýmkoliv dalším napětím je pak podle vztahu dB = 20log U1/U2 vyjádřen v decibelech. Například poměr mezi referenčním napětím 0,775 V a napětím 1,23 V je vyjádřen jako hodnota +4 dB, nebo poměr mezi napětím 0,775 V a 0,245 V je vyjádřen jako hodnota -10 dB. Aby situace nebyla tak úplně jednoduchá, postupem času se „vyprofilovaly" různé alternativy používání decibelové stupnice, a proto se v praxi můžeme na poli profesionální zvukové techniky setkat v zásadě se trojím značením decibelů (samostatnou kapitolou je čtvrtá kategorie, která je zavedena v oblasti spotřební elektroniky a tzv. poloprofesionálních zvukových zařízení).
Hodnoty decibelů s označením dBu
Značení dBu je nejpoužívanější a nejrozšířenější. Písmeno „u" je odvozeno z anglického „unity". Jde o měření úrovně audio signálu v elektrickém obvodu do jakékoliv impedance a hodnota vztažená k referenční úrovni 0,775 V je vyjádřena v decibelech s označením dBu. Zde platí vše, co bylo řečeno v předcházejících odstavcích.
Hodnoty decibelů s označením dBm
Decibelová škála s tímto označením je stejná jako škála s označením dBu. Odlišnost spočívá ve způsobu měření úrovní audio signálu. Písmeno „m" znamená miliwatt. Jde o měření úrovně audiosignálu v elektrickém obvodu do zátěže 600 ohmů a hodnota vztažená k referenční úrovni 0,775 V je vyjádřena v decibelech s označením dBm. Používá se většinou při měření úrovně u zařízení s výkonovými proudovými výstupy, kde napětí 0,775 V do zátěže 600ohmů odpovídá výkonu 1miliwatt.
Hodnoty decibelů s označením dBFS
Napěťové hodnoty s tímto označením se používají u digitálních zařízení, při měření úrovní na vstupech a výstupech. Zkratka „FS" je odvozena z anglického „full scale". Maximální hodnota na stupnici (která obvykle odpovídá hodnotám +18 až +20 dBu) zároveň určuje maximální hranici signálové úrovně, která nesmí být překročena, protože pak dochází k přebuzení AD převodníků a tím pádem ke zkreslení. Tento vrchol decibelové stupnice u digitálních zařízení se označuje jako 0 dBFS (viz. dále v části o kalibraci indikátorů úrovně).
Hodnoty decibelů s označením dBV
Jak už bylo řečeno, toto je samostatná kapitola, protože jde o měření signálových úrovní u domácích a poloprofesionálních zařízení. Nicméně se tato zařízení běžně propojují s profesionálními přístroji a tak je dobré vědět jak to je. Decibelová škála s označením dBV nepoužívá jako referenční úroveň napětí 0,775 V, ale napětí 1 V. Navíc je v tomto případě napětí 1 V chápáno jako mezní napětí, při kterém je zařízení schopno signál zpracovat ještě bez zkreslení. To znamená, že za optimální signálovou úroveň se v takovém zařízení považuje napětí okolo 0,3 V a to odpovídá hodnotě –10 dBV. Pokud potřebujete přepočítat hodnoty dBV na dBu, přičtěte k hodnotám v dBV konstantu 2,2 dB. Například: hodnota –10 dBV odpovídá hodnotě –7,8 dBu.
Kalibrace indikátorů úrovně
Zopakujme si tedy, že každý indikátor, který slouží k měření úrovně audiosignálu, je kalibrován v decibelech. Důležitým bodem na každém indikátoru je značka 0 dB, která reprezentuje úroveň optimálního vybuzení daného zařízení. Pokud se průměrná úroveň audiosignálu pohybuje okolo této značky, pracuje dané zařízení v optimálních podmínkách z hlediska odstupu užitečného signálu od šumu a rezervy pro vybuzení (anglicky headroom), jak už bylo řečeno v úvodu. Při vzájemném propojení několika různých zvukových zařízení se však může stát, že údaje na indikátorech nebudou při porovnávání souhlasit. Příkladem může být buzení stopy záznamového zařízení z mixážního pultu. Na indikátoru mixážního pultu budete pečlivě udržovat optimální úroveň pohybující se okolo 0 dB a indikátor na stopě záznamového zařízení bude vytrvale ukazovat úroveň o několik decibelů nižší. V čem je problém?
V takových případech je dobré si pamatovat, že značka 0 dB (nebo 0 VU) na indikátoru úrovně u profesionálních zařízení (ať už se jedná o indikátor tvořený sloupcem LED diod, nebo klasický ručkový VU-metr) NEMUSÍ (!) odpovídat referenční úrovni 0,775 V, ale přesto je kalibrace indikátorů k tomuto referenčním napětí vztažena. Dobrá zpráva, že? Jinými slovy to znamená, že indikátor úrovně „ukazuje" 0 dB u jednoho zařízení při jiném napětí, než u zařízení druhého. Tak jak to tedy je? Co nás při spojování zvukových zařízení může potkat? První varianta je optimální v tom smyslu, že je nejméně matoucí.. Na rozdíl od toho, čím jsem vás před chvíli strašil, existují zařízení, kde je 0 dB na indikátoru rovno referenčnímu napětí 0,775 V, tedy skutečné hodnotě 0 dB. Další variantou je, že značka 0 dB na indikátoru úrovně odpovídá napětí 1,23 V a „nula" je tedy vůči referenčnímu napětí 0,775 V posunuta o 4 dB výš. Třetí varianta přichází v úvahu u digitálních zařízení. Tam je značka 0 dBFS na indikátoru „posazena" na vrchol stupnice a to bývá +18 až +20 dB nad referenční úrovní 0,775 V. U domácích zařízení, například u kazetového magnetofonu, to je tak, že 0 dB na indikátoru úrovně většinou „leží" -10 dB pod referenční úrovní pro spotřební přístroje, která je 1 V.
Za takových okolností je potom zcela jasné, že údaje na indikátorech několika vzájemně propojených zvukových zařízeních nemusí souhlasit. Abychom mohli správně posoudit, které z daných zařízení je optimálně vybuzeno a které nikoliv, musíme vědět jakou napěťovou úroveň pro značku 0 dB výrobce zvolil. Tento údaj bývá obvykle uveden v manuálu. Potom už není orientace v čtení údajů na indikátorech tak problematická. Pro úplnost by bylo ještě správné pohovořit o rozdílech ve zobrazování úrovní audiosignálu na sloupcových LED indikátorech a na ručkových VU-metrech, protože se dnes běžně propojují mezi sebou zařízení, kde jsou buď VU-metry, nebo LED indikátory. To je ale skoro na samostatné povídání, takže snad příště. Dnes, když jsme se vpravili do problematiky decibelů si ještě povíme něco o audio úrovních, se kterými každý zvukař pracuje. V zásadě se pro potřeby správného propojování zvukových zařízení rozlišují tři typy úrovní audio signálu: linková, mikrofonní a nástrojová. Každý z těchto tří typů úrovní je charakterizován určitým napěťovým rozpětím, které vyžaduje odpovídající citlivost vstupu u zařízení, do kterého je taková úroveň přiváděna.
Mikrofonní úroveň
Opět se vrátíme k našim oblíbeným decibelům. Hodnota 0 dB představuje (jak už víme) referenční napětí 0,775 V. Veškerá napětí, která dosahují hodnot od -80 dB do -20 dB (vztaženo k napětí 0,775 V) jsou považována za mikrofonní úroveň. Těmto napětím musí být uzpůsobena citlivost mikrofonních vstupů, aby bylo možné zvukové zařízení takovými úrovněmi vybudit.
Linková úroveň
Všechny hodnoty napětí (zas a opět vztaženo k referenční hodnotě 0 dB = 0,775 V) v rozpětí od -20 dB až k hodnotě okolo +30 dB jsou považovány za linkovou úroveň. Signály těchto napěťových úrovní připojujeme na linkové vstupy zvukových zařízení.
Nástrojová úroveň
Ta je představována hodnotami napětí v rozmezí od -40 dB do -20 dB. Tyto napěťové úrovně se přivádějí na vstupy zvukových zařízení označované většinou jako Instrument Input, nebo je lze přivést také na mikrofonní vstup za předpokladu, že se použije DI-Box kvůli vzájemnému impedančnímu přizpůsobení zdroje signálu a použitého mikrofonního vstupu.
Pokud jste vydrželi a dočetli až sem, budete se mnou určitě souhlasit v tom, že každý, kdo se chce vážněji zabývat prací se zvukem, by měl tuto problematiku zvládat. Je to totiž jeden z krůčků k profesionalitě, která bývá někdy nahrazována vytvářením zdání, že vše, co se týká zvuku a zvučení je veliká alchymie, jejíž výsledky jsou občas ve hvězdách. Tak tedy úplně na závěr: hodně profesionálních úspěchů!
